近年来,随着点源污染控制进程的不断推进,非点源污染已取代点源污染成为亟待解决的环境污染问题,模型是现今非点源污染控制研究的一大热点,能为流域污染综合治理提供理论依据。本文以天门河流域为研究对象,系统分析了流域土地利用类型、监测断面水质的变化特征,进行了污染负荷核算、水环境容量计算并确定污染物削减量目标,基于SWAT模型揭示了流域氮磷流失时空规律,识别了关键源区并结合成本、效益分析优选出最佳管理措施,提出了天门河流域综合治理技术体系,基于关键源区水质特征,采用移动床生物膜反应器处理氨氮超标水体并结合经济成本分析对填料及其工况进行了优选。主要工作及成果如下:（1）选用单一土地利用动态度和土地转移矩阵分析了流域主导土地利用类型为耕地,主要变化类型为草地和建设用地。分析了年内、年际水质时空特征变化,采用单因子指数法和综合指数法进行水质评估,结果表明主要污染因子为NH3-N和TP,水质呈季节性变化,超标主要出现在雨季,重点超标断面位于青木垱河支流控制单元。结合产污系数法和输出系数法识别主要污染源为非点源污染,COD、NH3-N、TP贡献率分别为64.5%、63.6%、63.7%。选取一维水质模型计算基于地表Ⅲ类水标准的流域水环境容量为:COD 5461.28 t/a、NH3-N 858.82 t/a、TP 56.31 t/a,NH3-N、TP削减量目标分别为59.23 t/a、8.18 t/a。（2）构建SWAT模型模拟流域氮磷排放规律:时间上,丰水年＞平水年＞枯水年,主要集中在雨季,N贡献率分别为79.3%、85.1%、62.4%,P贡献率分别为84.7%、76.1%、89.6%;空间上,流失强度大的区域集中在流域中下游人类活动频繁、耕地、建筑用地密集区域,流失形态丰水年以有机氮为主,枯水年以硝态氮、溶解态磷为主,并结合土地利用类型、施肥措施、降雨情况分析其原因。（3）在关键源区和亚关键源区设置了9种土地利用情景和14种管理措施,最终确定在石龙、旧口、永漋区域采取肥料减量20%+免耕+5 m宽植被缓冲带的组合削减措施,在屈家岭管理区采取设置5 m宽植被缓冲带的单项削减措施,并结合“源头减控—过程拦截—养分回用—修复”控制策略制定了一套适用于天门河流域的综合治理方案。（4）基于关键源区氨氮超标水质开展移动床生物膜实验,设置3组填充不同填料的反应器,结合去除效果和成本分析优选出K3填料及其工况,汛期工况设置:填料填充率为30%、HRT为2 h、DO为4.5～5.5 mg/L,能有效去除87.5%的NH4+-N,稳定达地表Ⅲ类水标准,在非汛期工况设置:填充率为30%、HRT为4 h、DO为5.5～6.5 mg/L,能有效去除68.1%NH4+-N,基本能达地表Ⅲ类水标准。